基于单片机和无线电遥控技术的密码锁硬件设计开题报告

本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：194535455一、选题的依据及意义当前，各种各样的保险箱、密码锁广泛进入了人们的生活和工作。密码锁主要用于现代保险柜防盗系统，根据其设计要求的不同所采取的设计方案也不一样。根调查，市场上的保险箱锁有以下几种形式：机械式、电子式、磁卡式、智能 IC 卡式、指纹式等，电子式的密码锁市场占有量最大，其原因是它的成本相对较低，安全性高，操作简单。但有点不足的是，目前市场上的电子密码锁系统大多采用的是固定键盘式的，也就是将操作键盘固定在保险箱的面板上。这就使得用户在操作时没有隐蔽性，极易被人看见和偷拍而使得密码不安全，因而操作的安全性不高。无线电作为新一代的无线外设解决方案，具有绕射和穿透特性，在有效工作范围内，无线设备可以不受角度、方向和障碍物的限制而自由使用。此外，采用特定的编码解码技术还可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力很强。将无线电遥控技术与密码技术相结合，在保证原有密码锁系统性能的基础上研发新型的遥控密码锁系统，使用户在一定范围内的任何位置都能对保险箱进行开启，可以提高密码的安全性，克服了固定键盘式密码锁的不足。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，键盘式电子密码最突出的优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失，难以被窃。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。因此，在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁仍然在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。此外，遥控式电子防盗锁利用窄角度的光传输密码，优点是传输信息量可以很大、速度极快、人眼识别不出来，又无法在光路径上以仪器捕获信号试图复制，因此保密性极高。无线电遥控的优点也是传输信息量可以很大、速度快、人眼识别不出来，但发射的信号弥散空间，容易被仪器捕获，因此适合采用“变化的密码” ，这样即使捕获了当时的信号也无利本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：194535455用、复制的价值。使用遥控式电子防盗锁，需要仔细保管遥控器。再者，卡式电子防盗锁是当前最为活跃的产品，无论卡的种类如何多种多样，按照输入卡的操作方式，都可分为接触式卡和非接触式卡两大类。目前接触式卡的技术成熟、价格较低，应用也较为广泛；非接触式卡使用隐蔽、方便，大有后来居上之势。储存信息量大是卡的优势，它不仅作为钥匙，还可载入多项个人信息，特别适合金融业注重“验明正身”的行业特点，而且一卡多用带来持卡人的便利。使用这类电子防盗锁，需要仔细保管卡，尤其丢失了必须尽快取消该卡的授权。总之，当今智能电子密码锁在飞速发展，特别是单片机的应用在这几年得到空前发展，无论功能性，稳定性都比较全面，在保密方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基本上电影上有的现实也有。在国外发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用较多，在国内这方面发展也较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也较多，由于价钱比普通弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普及到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的。发展前境是非常大的。三、研究内容及实验方案遥控密码锁系统由两部分组成：遥控发射器和遥控接收电路。使用者在 10 m 的范围内将密码从遥控发射器上的键盘输入，然后由发射器发射出去。遥控接收系统接收到密码后由微处理器进行破译并与原来设定的密码进行比对，如果比对通过则驱动电磁铁带动门阀开锁，如果比对失败则不产生任何操作。同时，遥控密码锁系统具有一般电子密码锁系统的普偏特点，该系统能由用户自己设定密码，密码由 18 个数字组成，每个数字可以是从 09中的任何一位。所以，该密码锁最高有 10 的 8 次方个组合方式，安全性能高，并能对试图非法开锁操作进行惩罚性的自锁，同时发出蜂鸣报警。此外，每一套遥控密码锁系统还配置了一组备用密码，以满足某些特殊场合的管理需要。用户在使用本系统时，只有在开启本遥控系统后才能用机械钥匙打开保险箱，可以使保险箱具有双保险功能，使保险箱更加安全。实验方案：（1）遥控发射器该模块由 12 个按键，编码芯片 PT2262 和发射电路组成，原理框图如图 1 所示。其中，编码芯片 PT2262 与后面要介绍的解码芯片 PT2272 是一对专用的信号编码解码芯片。要使解码芯片 PT2272 能够正常地接收并解码信号产生输出就必须使其地址位的状态与编码芯片PT2262 的地址状态完全相同，也就是说，只要解码芯片 PT2262 和编码芯片 PT2262 的地址位同时接地，接高电平或悬空，那么解码芯片就会有数据输出。本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：194535455图 1 遥控发射原理框图工作原理：用 12V 电源供电，当按键按下时，PT2262 上电，发射电路上电，PT2262将按键的状态编码产生方波，采用 315 MHz 高频频率作为载波信号，在经过调制（将数字信号转换成模拟信号） ，由发射电路发射出去。当没有按键按下时，电源截断，遥控发射器的静态功耗为零。（2）遥控接收电路该模块包括遥控接收模块，解码芯片 PT2272，单片机微处理器 AT89C52，固定键盘，E2PROM 等。PT2272 是与编码芯片 PT2262 对应的解码芯片，解码芯片 PT2272 接收到编码芯片 PT2262 发出的编码信号后，其地址码经过比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262 不接通电源，其 17 脚为低电平，此时高频发射电路不工作；当有按键按下时，PT2262 得电工作，其第 17 脚输出经调制的串行数据信号。当 17 脚为高电平期间高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17 脚为低平期间高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于 PT2262 的 17 脚输出的数字信号。原理框图如图 2 所示。图 2 遥控接收原理框图注：其中驱动输出包括开锁电路和报警电路固定键盘用于设定密码，或者是在用户不使用遥控发射器的时候开启保险箱。遥控部分的工作原理如下：默认状态 CPU 处于掉电状态，遥控接收模块和 PT2272 一直处于工作状态，当遥控接收模块接收到已调信号，经过解调还原成原来的方波信号，这些方波信号经过电压匹配处理，输入给解码芯片 PT2272 产生输出，这个输出将 CPU 从掉电模式中唤醒，使CPU 处于正常工作状态，CPU 接收数据，然后 CPU 对接收到的数据输入进行处理，产生相应的操作结果。在不使用遥控发射器的时候，固定键盘上的任意一个按键按下时，单片机硬件复位，单片机从掉电模式转入正常工作模式，完成密码的比对，产生驱动输出。(3) 存储模块按键 编码电路 发射电路键盘输入输出显示驱动输出微处理器遥控接收模块输出解码电路E2PROM 存储器本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：194535455本次设计采用了 E2PROM24c02 存储器，它属于电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。该器件容量较小，是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM，其内部含有256 个 8 位字节。该器件通过 IC 总线接口进行操作有一个专门的写保护功能。在数据传送过程中，当时钟线 SCL 为高电平时，数据线 SDA 由高电平跳变为低电平定义为“开始” 信号；当 SCL 线为高电平时，SDA 线发生低电平到高电平的跳变为“结束” 信号。开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空闲的。（4）开锁模块开锁电路是本次设计中的一个执行电路，按照设计要求当在键盘上输入的密码通过单片机控制与存储在 24C02 中的密码进行比较，如果密码正确，就执行开锁，此时还可以加上一个 LED，使得其效果更加明显。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。所以本次设计将采用继电器来作为开锁的部件。（5）报警模块报警模块主要是给用户一个反馈开锁状态的信息。当密码输入错误时，就需要通过软件使单片机驱动报警器，从而使得用户知道输入的密码是错误的；当密码输入正确的时候，继电器开锁，LED 灯亮。对于报警模块来说，一般采用蜂鸣器作为发声器来报警。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，其广泛用于各种电子产品中作为发声器。所以本次设计将采用蜂鸣器来实现报警。 (6) 键盘显示模块键盘和显示部分可共用 I/O 端口，通过合理分配扫描和显示的时间，来实现 I/O 共用的功能。这样虽然简单，但考虑到如果全用 I/O 端口实现的话，恐怕不只键盘不够用，而且太占用 I/O 口，更达不到设计的要求。所以本次设计则采用了集成芯片 8279 来实现键盘显示部分。8279 是可编程的键盘、显示接口芯片。它既具有按键处理功能，又有自动显示功能，在单片机系统中应用很广。8279 内部有 FIFO（先进先出堆栈）/传感器，双层功能的64BRAM，键盘控制部分可控制 64 个按键或 8*8 阵列方式的传感器。该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能，显示 RAM 容量为 128，即显示器最大配置可达 16 位 LED 数码显示。显然，采用 8279 芯片实现键盘显示模块的设计完全能够达到设计的要求，而且 8279 管脚与CPU 兼容，连接起来也很方便。（7）单片机系统时钟及复位模块系统时钟电路即是在引脚 XTAL1 和 XTAL2 跨接石英晶体和两个补偿电容构成的自激振荡器。可以根据情况选择 6MHz、8MHz 或 12MHz 等频率的石英晶体，补偿电容通常选择 20-本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：19453545530pf 左右的瓷片电容。 单片机一般采用自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。上电自动复位通过电容 C3 充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻与 VCC 接通来实现的。四、目标、主要特色及工作进度目前，保险柜大都还是使用传统的机械转盘式密码锁，这种密码锁的密码量非常有限，很容易通过尝试输入密码的手段开锁，也有部分保险柜使用电子密码锁，电子密码锁具有密码量极大，使用方便等优点。但需要利用固定键盘输入开锁密码，密码的输入过程容易被偷拍或记忆，而且键盘一旦遭到强行破坏，再也无法输入密码。遥控电子密码锁不需要固定键盘，而利用遥控器输入开锁密码，在有效工作范围内，无线设备可以不受角度、方向和障碍物的限制而自由使用。此外，采用特定的编码解码技术还可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力很强。将无线电遥控技术与密码技术相结合，在保证原有密码锁系统性能的基础上研发新型的遥控密码锁系统，使用户在一定范围内的任何位置都能对保险箱进行开启。利用红外遥控技术解锁，大大提高了电子密码锁的安全性能，不仅具有很高的工作可靠性，其修改密码也极为方便。以单片机为核心，结合无线电遥控技术与密码技术，实现密码锁遥控系统本课题完成系统硬件设计。工作进度：1、 资料查找、方案论证、英文资料翻译、开题报告撰写 第 0103 周2、 电路原理设计，线路板制作、安装，初步调试 第 0411 周3、 软硬件联调，实验测试 第 1215 周4、 毕业论文撰写，准备答辩。 第 1618 周本科毕业设计（论文）全套资料扣扣：194535455五、参考文献1 万福君.单片微机原理系统设计与开发应用（第 2 版）.合肥：中国科学技 术大学出版社，20012 李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，19983 何立民.MCS-51 系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M. 北京：北京航 空